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En el siglo XIX, el fisiólogo francés Claude Bernard estableció una de las hipótesis de mayor relevancia en el área de la Fisiología y que ha perdurado hasta la fecha: �La condición para la vida libre viene determinada por la constancia del medio interno� (Bernard, 1865). Posteriormente, Walter Cannon (1871-1945) introdujo el término homeostasia, el cual hacía referencia a multitud de procesos fisiológicos que estaban implicados en el mantenimiento de la estabilidad interna del organismo (Cannon y col., 2000; Eckert y col., 1989; Guyton y Hall, 2000). Este concepto, se puede interpretar como un intervalo discreto de estado estable dentro del sistema abierto que constituye la concepción termodinámica del ser vivo (von Bertalanffy, 1968). La armonía entre estos dos conceptos permite un mejor entendimiento de los sistemas de regulación de los procesos fisiológicos en los seres vivos.
La finalidad de las funciones reguladoras consiste en mantener las condiciones óptimas para el funcionamiento del organismo con independencia del ambiente que lo rodee y los cambios que en éste acontezcan. En este sentido, el sistema respiratorio y el cardiovascular tienen un papel de vital importancia en el mantenimiento de los niveles de nutriente, equilibrio osmótico, equilibrio ácido-base, oxígeno, temperatura, ect. De ahí, el interés del estudio de las áreas de control de dichas funciones vitales.
Como sistema de servicio al resto del organismo, el sistema respiratorio es el principal agente o efector para el manejo de los gases esenciales para la respiración celular y para el equilibrio ácido-base. El sostenimiento de un rango de valores necesarios para la estabilidad del sistema en cualquier situación, requiere de circuitos de control sofisticados. Estos sistemas de control deben poseer al menos tres elementos fundamentales: sensores de las variables a controlar, diferenciadores e integradores de las variables a controlar capaces de generar una señal de comando y, finalmente, efectores mecánicos para el manejo de los gases a intercambiar con el medio ambiente.
Es bien conocido el papel del sistema nervioso central en el mantenimiento de la ventilación pulmonar. La ventilación del espacio alveolar se lleva a cabo por un conjunto de músculos controlados directamente por el sistema nervioso central. La mecánica ventilatoria implica la activación fásica de grupos musculares encargados de mantener la inspiración y la espiración como base de los ciclos ventilatorios. La frecuencia y la amplitud de los ciclos ventilatorios viene determinada por las características morfológicas del aparato pulmonar y por las necesidades metabólicas del resto del organismo. De este modo, el sistema nervioso central, por un lado, debe obtener información de las necesidades metabólicas mediante distintos sensores ubicados en puntos clave del organismo; mientras que, por otro lado, debe modificar la frecuencia y amplitud de los ciclos ventilatorios, de modo que las variables químicas de los líquidos corporales se mantengan dentro de unos límites aceptables para la vida.
Este trabajo, se ha centrado en la búsqueda de los sensores químicos existentes en del sistema nervioso central, necesarios para la adecuada regulación de la ventilación. La localización de estos sensores químicos centrales o quimiorreceptores centrales ha estado sujeta a controversia hasta la actualidad, en contraposición con la aceptada y precisa localización de los quimiorreceptores periféricos. Basándonos en la información previa de carácter morfológico y funcional, exploraremos aquellas regiones del sistema nervioso central que reúnan mejores características para la ubicación de los supuestos quimiorreceptores centrales y, posteriormente, utilizaremos las técnicas adecuadas para responder a las cuestiones funcionales más elementales.
El objetivo general del presente estudio ha sido determinar las propiedades estructurales y funcionales del bulbo ventrolateral caudal. Este planteamiento se ha basado en resultados previos obtenidos por el grupo de investigación y en el conocimiento científico acumulado sobre el papel del bulbo ventrolateral en el control de la función respiratoria.
El bulbo ventrolateral es una región en la que confluyen múltiples procesos reguladores, fundamentalmente aquellos relacionados con las funciones vegetativas, como la respiración y la circulación. Evolutivamente, esta región es la sede la regulación ácido-básica y de la respiración en los vertebrados acuáticos. Sin embargo, en los dipnoos y anfibios la regulación ácido-básica y respiratoria se desplaza más rostralmente cuando se da la respiración aérea. Esto es especialmente notable en los mamíferos, en los que se ha estudiado ampliamente el papel de la región denominada bulbo ventrolateral rostral en la quimiosensibildiad central y le ritmicidad respiratoria. No obstante, algunos de los mecanismos que afectan a la regulación de la respiración son especialmente dependientes de un flujo sanguíneo abundante, como ocurre con los quimiorreceptores periféricos en los cuerpos carotídeos y aórticos. Justamente, la región objeto de estudio se ubica en las cercanías de zonas de alto flujo sanguíneo, representada por la arteria basilar y sus ramificaciones a la altura de la salida del nervio hipogloso. Además, la proximidad al flujo de líquido cefalorraquídeo subdural en la superficie ventrolateral proporciona otra fuente de acceso de estímulos ácido-base a esta región.
Por otra parte, esta región no ha sido estudiada con detenimiento a pesar de los alentadores resultados obtenidos tras la estimulación in vivo con soluciones ácidas (Fukuda y Loeschcke, 1977; Schläfke y col., 1970; Schläfke y col., 1975), probablemente por la dificultad de su acceso experimental. Dado que la extirpación de los cuerpos carotídeos y aórticos no abolen la influencia de los cambios ácidos-base sobre la respiración, se ha argumentado insistentemente la existencia de quimiorreceptores centrales que subroguen esta función.
Por un lado, la falta de datos funcionales en esta región bulbar caudal; por otro, la evidencia de conexiones neuronales de la misma con grupos neuronales más rostrales, relacionados con las funciones respiratoria y cardiovascular, y, por último, la cercanía con el torrente circulatorio y el líquido cefalorraquídeo, nos indujo a profundizar en la posible participación de esta región en la quimiosensibilidad central.
Objetivos:
Sobre esta hipótesis se implementó la metodología pertinente y necesaria para el abordaje de las preguntas claves que se concretan en los objetivos siguientes:
1. Registro de la actividad neuronal en esta región, en relación con los ciclos respiratorios.
2. Caracterización de las respuestas neuronales a la estimulación hipercápnica.
3. Determinación de los efectos de la estimulación yuxtacelular con protones sobre la actividad neuronal en el bulbo ventrolateral caudal.
4. Caracterización morfológica e histoquímica de la región bulbar caudal.
5. Determinación de las proyecciones eferentes desde las regiones más próximas a la superficie ventrolateral hacia otras estructuras implicadas en la regulación de las funciones respiratoria y cardiovascular.
6. Localización de neuronas que expresan la proteína c-Fos en el bulbo ventrolateral caudal inducida por estímulos hipercápnicos. |
